淺談橋梁檢測
2015-04-09
目前，越來越多的人開始注意到橋梁檢測對于橋梁施工的重要性，掌握道路與橋梁工程基本理論和知識，精通橋梁檢測的各項相關(guān)事宜，從而讓橋梁隱患無處遁形。
1 橋梁檢測的背景、任務(wù)和意義
傳統(tǒng)的橋梁檢測主要依賴于動靜載試驗和檢測人員的現(xiàn)場目測,輔以混凝土硬度實驗、超聲波探測、腐蝕作用實驗等多種檢測手段。進入20世紀90年代,隨著現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)的發(fā)展,無損檢測技術(shù)更是出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢態(tài),先后涌現(xiàn)出一大批新的檢測方法和檢測手段,使無損檢測技術(shù)向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。美國聯(lián)邦公路總署(FHWA)有大量的課題關(guān)于橋梁檢測項目,如先進的橋梁測試和健康檢測系統(tǒng)、橋梁的疲勞裂紋探測和評估系統(tǒng)、橋梁的銹蝕探測和評估系統(tǒng)等。這些課題的開展必將豐富和完善強梁的檢測技術(shù),對橋梁的檢測也將變得高效、安全、方便、準確,從而為工程的順利開展提供了強有力的保證。
通過對橋梁的使用狀況、缺陷及損傷進行全面、細致、深入的現(xiàn)場檢測，明確缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴重程度及發(fā)展趨勢，尋找缺陷及損傷產(chǎn)生的原因，以便分析、評價缺陷及損傷對橋梁使用性能和承載力的影響，為橋梁維護、加固基改造設(shè)計提供及時、有針對性的第一手資料。通過對橋梁的全面檢測，系統(tǒng)地收集當前橋梁技術(shù)數(shù)據(jù)，積累技術(shù)資料，為充實橋梁數(shù)據(jù)庫、加強橋梁科學(xué)管理和提高橋梁技術(shù)水平提供必要條件；通過合理設(shè)計檢測的方法，輔以布設(shè)長期監(jiān)測設(shè)備，逐步建立橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，確保橋梁長期安全運營，以發(fā)揮其最佳經(jīng)濟效益和社會效益。
2 橋梁檢測的測試技術(shù)的簡述
2.1 對于表關(guān)檢測
在進行試驗前,必須根據(jù)設(shè)計圖紙對橋梁進行理論分析,根據(jù)不同的橋型及最不利荷載組合計算結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)力和試驗荷載效應(yīng)。加載試驗一般采用重載車輛進行加載,加卸載必須分級遞加或遞減,且在正式加載前,要對試驗橋梁進行預(yù)加載,以確保橋梁安全。在根據(jù)經(jīng)驗認為橋梁健康狀況較差的情況下,應(yīng)盡可能使用多級加載,并密切觀察結(jié)構(gòu)反應(yīng),必要時必須對加載方案進行調(diào)整。卸載應(yīng)與加載的工況相對應(yīng),以便數(shù)據(jù)整理時進行校核。
2.2 對于靜載試驗檢測
動載試驗的激振方法常使用“跳車試驗”和“跑車試驗”引起試驗橋梁的自振和受迫振動。拾振部分由各種傳感器(加速度、速度或位移傳感器)和導(dǎo)線組成。數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)一般由具有單片機控制的數(shù)據(jù)采集儀和微型計算機組成一套數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。動載試驗中需要注意的問題是量測噪聲的抑制。由于測量信號為電磁信號,各種電磁干擾都可能影響采集數(shù)據(jù)的準確性。抑制噪聲干擾主要從兩方面著手,一是現(xiàn)場測試時減少噪聲;二是在數(shù)據(jù)處理分析時剔除噪聲信號。
3 橋梁檢測的主要內(nèi)容
3.1 表觀檢測
表觀檢查包括橋梁整體與局部構(gòu)造幾何尺寸的量測、結(jié)構(gòu)病害的檢查與量測等,表觀檢查的項目和要求對不同的橋型有不同的側(cè)重點。表觀檢查要達到可以定量反映橋梁結(jié)構(gòu)狀況,依據(jù)相關(guān)規(guī)范評定橋梁技術(shù)等級的要求。結(jié)構(gòu)資料的調(diào)查包括了解橋梁的原結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工藝及過程以及橋梁的結(jié)構(gòu)維修養(yǎng)護歷史等。材料檢測主要是指橋梁結(jié)構(gòu)材料的無損或微損檢測。對于鋼筋混凝土橋梁來講,主要是混凝土與鋼筋的相關(guān)檢測,包括混凝土的強度等級、碳化深度、與耐久性有關(guān)的含堿量和氯離子含量,以及鋼筋的銹蝕狀況、保護層厚度測試等。
3.1.1 橋面系
橋面系包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、排水設(shè)施及伸縮縫等。主要從以下幾個方面進行檢查：(1)橋面鋪裝有無裂縫、剝落、洼地積水、坑穴、波浪和鼓包；(2)人行道及緣石有無剝落、破損；(3)欄桿系有無撞擊損壞、松動、開裂、下?lián)?、上拱、歪斜及?gòu)件混凝土開裂；(4)橋面排水設(shè)施有無破損、堵塞和漏水；(5)伸縮縫有無破損，其功能是否正常。
3.1.2 上部結(jié)構(gòu)
(1)空心板梁體混凝土強度；(2)空心板梁體混凝土碳化深度；(3)梁體裂縫狀況及分布規(guī)律等。
3.1.3 下部結(jié)構(gòu)
(1)墩臺裂縫狀況及分布規(guī)律；(2)框架橋墩的風(fēng)化、剝落、開裂、錯位、下沉及水平位移或轉(zhuǎn)動等情況。
3.1.4 支座
支座功能是否完好；組件是否完整、清潔；底座、梁底、輥軸混凝土是否碎裂；座板、齒板有無脫焊；有無斷裂、錯位和脫空現(xiàn)象；橡膠支座的是否老化、變形、失效。
3.2 靜載試驗檢測
橋梁靜載試驗是按照預(yù)定的試驗?zāi)康呐c試驗方案,將靜止的荷載作用在橋梁的指定位置上,觀測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫、沉降等參量的試驗項目,然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標,判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以及在荷載作用下的工作性能。
靜載試驗應(yīng)在現(xiàn)場指揮人員統(tǒng)一指揮下按荷載試驗方案中的計劃有秩序的進行。首先檢查不同分工的測試人員是否各行其職；交通管理、加載(或駕駛員)和聯(lián)絡(luò)人員是否到位；加載設(shè)備、通訊設(shè)備和電源(包括備用電源)是否準備妥當；加載位置、測點放樣和測試儀器安裝是否正確；然后調(diào)試儀器(自動記錄時對測試儀表數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備進行連接),利用過往車輛(或初試荷載)檢查各測點觀測值的規(guī)律性,使整個測試系統(tǒng)記入正常工作狀態(tài),記錄天氣情況和試驗開始時間,進行正式試驗,采集檢測數(shù)據(jù)。橋梁的靜載試驗需進行以下測試內(nèi)容：結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形。每個跨度內(nèi)至少有3個測點,并取得最大的撓度及變形值,同時觀測支座下沉值。有時測試也為了驗證所采用的計算理論,要實測控制截面的內(nèi)力、撓度縱向和橫向影響線。記錄控制截面的應(yīng)力分布,并取得最大值和偏載特性。沿截面高度不少于5個測點,包括上、下緣和截面突變處。有些結(jié)構(gòu)需測試支點及附近、橫隔板附近剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力,此時需將應(yīng)變計布成應(yīng)變化。支座的伸縮、轉(zhuǎn)角，支座的沉降；墩頂位移及轉(zhuǎn)角。
3.3 動載試驗檢測
盡管橋梁靜載試驗檢測手段比較成熟且試驗成果直觀,但也存在一些弊端。如隨著橋梁設(shè)計施工技術(shù)的提高,輕型構(gòu)件的應(yīng)用,地震和風(fēng)振效應(yīng)在橋梁分析中的要求考慮得更加精確。另外,現(xiàn)場動載試驗較靜載試驗而言,工作量較小，費用低,試驗時間短等都是其優(yōu)勢。
橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動,測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、動力響應(yīng)(加速度、動擾度)等結(jié)構(gòu)特性的試驗項目,從而宏觀地判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度與運營性能。橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗與靜載試驗雖然在試驗?zāi)康?、測試內(nèi)容等方面有所不同,但對于全面分析掌握橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能是同等重要的。
4 結(jié)語
橋梁檢測對于橋梁的建設(shè)起著只管種煙的作用,橋梁檢測的工作技術(shù)復(fù)雜、操作難度大、科技含量高，而且是高空和危險作業(yè)，擔(dān)負任務(wù)的工程技術(shù)人員責(zé)任重大。對于橋梁檢測人員只有把實踐和理論充分結(jié)合起來，工程技術(shù)人員才能對橋梁作出正確的檢測和評估，設(shè)計出切實可行的加固方法，通過合理設(shè)計檢測的方法，輔以布設(shè)長期監(jiān)測設(shè)備，逐步建立橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，確保橋梁長期安全運營，以發(fā)揮其最佳經(jīng)濟效益和社會效益。從而增強橋梁的使用能力，延長橋梁的使用壽命。
參考文獻：
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